JP3122613B2 - 無停電電源装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は無停電電源装置のシ
ステム構成に関わるものである。詳しくは、予備の電力
変換装置を備えた無停電電源装置の構成に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】日常の社会生活においてコンピュータと
の関わりがますます増加している。コンピュータは重要
なシステムに使われるほど瞬時のサービス停止も許され
ない場合が多くなり、また予告無しの停電があるとソフ
トウエアに損傷が生じる場合もある。これらのことから
コンピュータには商用電源の停電の影響をなくすため
に、一般に無停電電源装置（一般にＵＰＳと言われてい
る）を設けて給電する方法がとられる。また、ＵＰＳ自
体にはその使命からして信頼性の高いことが求められ
る。

【０００３】以下、従来使われているＵＰＳについて説
明する。まず、単独で使われるＵＰＳについて説明す
る。ＵＰＳの構成を図５に示す。ＵＰＳの入力部には変
換器Ａを置く。変換器Ａは商用交流電力を受けて、これ
を直流電力に変換する順変換器であり、いわゆる整流器
としての機能を持つ。単なる交流から直流への電力変換
だけなら安価なサイリスタ整流回路でもよいが、この例
では入力の力率を１に近くまで高め、かつ入力電流に高
調波成分を含まないように制御する機能をもたせるため
に、機能の高いブリッジ回路が使われている。ＵＰＳの
出力部に変換器Ｂを置く。変換器Ｂは直流電力を所望の
周波数、定電圧の交流電圧に変換するいわゆるインバー
タとしての機能を持つ。直流部にバッテリＢＴを置く。
負荷は選択スイッチＳを介してＵＰＳの出力かあるいは
交流電源１に接続される。なお、ＵＰＳは三相の装置の
例を示しているがＵＰＳの外部の結線は簡略化して単線
結線図で示してある。常時は、ＵＰＳは交流電源１から
電力を受けてこれを変換器Ａで直流に変換し、バッテリ
ＢＴを充電するとともに変換器Ｂに給電する。変換器Ｂ
は定周波数、定電圧の交流電力を出力する。交流電源１
の停電時には、バッテリＢＴの放電電力を変換器Ｂに給
電し、ＵＰＳからは停電なしで負荷への給電を続ける。
また、ＵＰＳの故障時には、選択スイッチＳを切り換え
ることによって負荷へは交流電源１から給電する。ＵＰ
Ｓに組み込まれている２組の変換器ＡおよびＢは同一の
構成でもよい。制御装置は変換器Ａ用と変換器Ｂ用で異
なる。入力部の制御装置Ａは交流電流の波形を正弦波状
に整形し、入力力率を１に、また、出力の直流電圧を一
定にする信号を生成して変換器Ａに送る。一方、出力部
の制御装置ＢはＵＰＳ出力の電圧および周波数を制御す
る信号を生成して変換器Ｂに送る。

【０００４】ＵＳＰを単体で使った図５の例では、ＵＰ
Ｓの一部に故障が生じれば、修理・復旧するまでの期間
は選択スイッチＳを切り換えて交流電源１から給電す
る。この交流電源１から給電している期間に停電がある
と負荷への給電は停止する。無停電電源に一段と高い信
頼性が求められる場合にはＵＰＳを２台使った冗長並列
運転システムが構成される。ＵＰＳの故障頻度は交流電
源１の停電頻度より十分に低いので無停電電源としての
信頼性は予備系として交流電源１を使った図５の例にく
らべて向上する。この冗長並列運転システムを図６に示
す。２台のＵＰＳの内の１台は予備である。たとえば１
台が故障して切り離されても、残りのＵＰＳで負荷の必
要とする電力は給電できる。また、負荷に給電したま
ま、システムから１台のＵＰＳを切り離して保守点検が
できるという長所もある。ＵＰＳの投入・切り離しは入
力側はスイッチＳａ１，２の開閉により、また出力側は
スイッチＳｂ１，２の開閉によって行う。スイッチは電
磁スイッチのようなメカニカルなものも、またサイリス
タのような半導体スイッチも使われる。また、スイッチ
Ｓａ１，２、Ｓｂ１，２はＵＰＳの内部に実装される場
合もある。

【０００５】負荷が２系統に分かれていて、信頼性を高
めるためそれぞれ別の電源から給電を受ける場合の給電
システムの構成例を図７，８に示す。このような負荷の
例はコンピュータが無停止運転を強いられるような高信
頼度システムの場合に見られる。信頼性を高めるため
に、コンピュータシステムを０系と１系の全く同じ２組
で構成し、同時に同じコンピュータ処理業務を進める。
一方が故障あるいは点検で停止しても、他方が継続して
稼働するように運用されている。これら高信頼度コンピ
ュータシステムでは一部が給電停止に至ってもコンピュ
ータ業務を続けられるように電源設備も２系統を設備す
る。図７，８はこれら２系統の負荷１，２に給電する電
源システムの構成例である。図７は図５に示した商用交
流電源１を予備系としてもったＵＰＳを２系統使った例
である。括弧内に示した数字は相対的な電力容量の大き
さを示す。１つの負荷の消費電力量を１００とすると、
給電するＵＰＳの出力電力容量は１００あればよい。し
かしＵＰＳ内部では変換器ＡとＢに１００の電力変換容
量を必要とするので、ＵＰＳ１台では合計２００（１０
０＋１００）の電力変換処理をする。無停電電源システ
ムとしては負荷１，２の要求する合計２００に対して合
計４００（１００×４）の電力を変換処理することにな
る。図８は図６のＵＰＳの冗長並列運転システムを２系
統使った例である。負荷の消費電力量２００に対して無
停電電源システムで変換処理する全電力容量は８００
（１００×８）となる。図７は電力変換の処理量は小さ
く、したがって、電源の設備のコストは相対的に低いが
ＵＰＳが停止中の商用電源停電のリスクが大きい。一
方、図８は電力変換処理量は８００と極めて大きくなっ
てしまうが給電システムの信頼性は高くなる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】１台のＵＰＳで給電す
る場合には、安い設備費で給電システムが構築できる。
しかし、このＵＰＳが故障すると修理・復旧するまでの
期間は交流電源から給電することになる。交流電源とし
て一般に使われる商用電源は停電の頻度が高いので、こ
の交流電源を予備電源として使うと高い信頼性を確保で
きない（そもそも商用電源の信頼性が低いがためにＵＰ
Ｓが使われる）。一方、ＵＰＳを冗長並列運転させる場
合には、給電システムの信頼性は高くなるが、予備の装
置を設けておく必要があり、設備のコストが大幅に上が
る。負荷が複数ある場合には、このコスト高は深刻な問
題になる。コスト増を抑えて、かつ信頼性の高いＵＰＳ
を構築することが求められる。

【０００７】冗長並列運転しているＵＰＳのいづれかが
故障すると修理点検のために故障ＵＰＳを並列運転シス
テムから切り離して作業することになる。したがって、
故障ＵＰＳの修理点検が完了するまでの期間は、故障装
置内に実装されている健全な回路は活用されないで眠っ
ている（たとえば、変換器Ａが故障した場合には変換器
Ｂは健全でありながら給電システムから切り離されてい
る）。切り離されているＵＰＳのバッテリも同じく商用
電源の停電があっても給電サービスに供し得ないで眠っ
ている。健全な部分は可能な限り給電システムの信頼性
向上のために活用したい。

【０００８】

【課題を解決するための手段】課題を解決するために本
発明は、半導体スイッチを用いたブリッジ回路とフィル
タで構成した順逆変換装置を予備装置として設け、この
順逆変換装置に交流から直流への順変換機能を持たせて
順変換装置（図５の変換器Ａに相当）の予備装置として
使い、また、直流から交流への逆変換機能を持たせて逆
変換装置（図５の変換器Ｂ）の予算装置として使うもの
であり、半導体スイッチを用いたブリッジ回路とフィル
タで構成した変換装置を３台以上有し、このうちの少な
くても１台の変換装置は交流から直流への順変換装置で
あり、このうちの少なくても１台の変換装置は直流から
交流への逆変換装置であり、うちの少なくても１台の変
換装置は交流から直流への順変換と直流から交流への逆
変換とのいづれにも選択して動作させられる順逆変換装
置であり、前記順変換装置の交流端は交流電源に接続さ
れ、前記逆変換装置の交流端は選択スイッチを介して負
荷に接続され、前記順逆変換装置の交流端は選択スイッ
チを介して前記交流電源あるいは前記負荷に接続され、
前記変換装置のすべての直流端をバッテリに接続したこ
とを特徴とする無停電電源装置を発明の要旨とする。

【０００９】さらに、半導体スイッチを用いたブリッジ
回路とフィルタで構成した変換装置を４台以上有し、こ
のうちの少なくても１台の変換装置は交流から直流への
順変換装置であり、このうちの少なくても２台の変換装
置は直流から交流への逆変換装置であり、うちの少なく
ても１台の変換装置は交流から直流への順変換と直流か
ら交流への逆変換とのいづれにも選択して動作させられ
る順逆変換装置であり、前記順変換装置の交流端は交流
電源に接続され、前記２台以上の逆変換装置の交流端は
それぞれ選択スイッチを介してそれぞれの負荷に接続さ
れ、前記順逆変換装置の交流端は選択スイッチを介して
前記交流電源あるいはそれぞれの前記負荷に接続され、
前記変換装置のすべての直流端をバッテリに接続したこ
とを特徴とする無停電電源装置を発明の要旨とする。

【００１０】従来のＵＰＳ装置を構成している変換器Ａ
と変換器Ｂを分離しそれぞれ独立させた。これによって
装置当たりの構成単位が小さくなり、従って、故障する
部品点数が少なくなる。結果として装置の故障の確率が
小さくなる。つまり、信頼性が高くなる。変換器Ａの装
置が故障しても変換器Ｂには影響しない。また、変換器
Ｂが故障しても変換器Ａには影響しない結線をした。こ
れによって、故障が生じても故障装置のみを切り離せば
よく、残りのすべての変換器を給電サービスに供するこ
とができる。修理点検の作業性を上げるため、故障が生
じたときには故障した変換装置のみを切り離して修理点
検できる、順変換装置に故障が生じれば、予備用の順逆
変換装置を交流電源側に切り換えて使う。また、出力用
の逆変換装置が故障したときには予備の順逆変換装置か
ら負荷に給電させられるので、負荷への給電の信頼性が
高まると同時に、故障した変換装置のみを切り離して修
理点検できる作業性向上が期待できる。

【００１１】

【発明の実施の形態】交流から直流への順変換の機能と
直流から交流への逆変換の機能を合わせ持つ順逆変換装
置を予備装置として持ち、選択スイッチを介して順変換
にも逆変換にも稼働させられるよう結線し、無停電電源
装置の信頼性を高めることを特徴とする。

【００１２】

【実施例】実施例１ 図１に本発明の第１の実施例を示す。１は交流電源であ
り、一般には商用電源が使われる。また、予備電源とし
てエンジン・発電機が備えられている場合には、商用電
源の停電時には、このエンジン・発電機が交流電源とし
て使われる。２は順変換装置で、３は逆変換装置であ
る。４は順逆変換装置である。５は負荷である。６はバ
ッテリーである。順変換装置２は交流電源１と接続され
ている。逆変換装置３は選択スイッチＳＢ１，ＳＣ１を
介して負荷５に接続されている。順逆変換装置４は選択
スイッチＡＳ１を介して交流電源１に、また、選択スイ
ッチＳＡ２，ＳＢ２，ＳＣ２を介して負荷５に接続され
ている。また、交流電源１は選択スイッチＳＣ２を介し
て負荷５に接続されている。各変換装置２，３，４の直
流側はバッテリ６に接続されている。

【００１３】次に図１の実施例の運転について説明す
る。（常時運転モード）順変換装置２、逆変換装置３が
稼働状態にある運転モードである。選択スイッチＳＢ
１、ＳＣ１、ＳＡ２がそれぞれ閉じられ、ＳＡ１、ＳＢ
２、ＳＣ２はそれぞれ開かれている。順変換装置２は交
流電源１の交流電力を直流電力に変換して逆変換装置３
に給電するとともにバッテリ６を充電する。逆変換装置
３は交流電圧を負荷５に給電している。順逆変換装置４
は逆変換装置３の故障に備えて逆変換モードで待機運転
している。

【００１４】（停電時運転モード）交流電源１が停電し
てバッテリ６の放電電力で給電する運転モードである。
交流電源１が停電すると順変換装置２は停止し、逆変換
装置３はバッテリ６の放電による直流電力を交流電力に
変換して負荷５に給電する。順逆変換装置４は待機運転
している。

【００１５】（逆変換装置故障時運転モード）負荷５に
給電している逆変換装置３が故障したときの運転モード
である。逆変換装置３が故障すると選択スイッチＳＢ１
を開きＳＢ２を閉じて、それまで待機運転していた順逆
変換装置４から負荷５に給電させる。逆変換装置３を修
理復旧させて選択スイッチＳＢ２を開いてＳＢ１を閉じ
ると常時の運転モードに戻る。

【００１６】（順変換装置故障時運転モード）交流電源
１から受電している順変換装置２が故障したときの運転
モードである。故障すると逆変換装置３はバッテリ６の
電力を変換して負荷５に給電する。選択スイッチＳＡ２
を開きそれまで逆変換装置として待機運転させていた順
逆変換装置４を順変換装置として稼働させ、スイッチＡ
Ｓ１を閉じる。これにより、交流電源１からの給電を受
け、バッテリ６の放電を停止させる。故障した順変換装
置２は修理点検後再運転させ、選択スイッチＳＡ１を開
放し、順逆変換装置４を逆変換動作をさせ、ＳＡ２を投
入する。これで常時運転状態に戻る。

【００１７】（複数の故障発生時運転モード）変換装置
２，３，４のうち２台が故障した時の運転モードであ
る。選択スイッチＳＣ１を開き、ＳＣ２を閉じて交流電
源１から直接負荷５に給電する。故障した変換装置を復
旧させ常時運転モードに戻す。

【００１８】（大容量バッテリの充電モード）交流電源
１の長時間の停電の場合にも負荷を稼働させるにはバッ
テリ６の蓄電容量を大きくして対応する。バッテリ６が
大きいと充電する電力量が大きいので逆変換装置３の容
量見合いで容量を決めた順変換装置２のみでは容量不足
になる。本発明ではバッテリ６の充電時間中には順逆変
換装置４を順変換装置２と並列運転させて順変換電力量
を２倍にしてバッテリ６を充電する。

【００１９】負荷の電力需要と変換装置の電力変換容量
との関係を次に説明する。図１の括弧内の数字は相対的
な電力容量である。負荷の需要電力を１００とすると変
換装置３台の総電力変換量は３００である。これに対応
する従来の信頼性の高い無停電電源装置図６では総電力
変換量が４００であり、本発明では、より少ない設備量
で同等以上の信頼性を得ている。経済効果は明瞭であ
る。

【００２０】本発明の構成要素である変換装置を説明す
る。変換装置の構成を図２に示す。Ｑ１〜Ｑ６は半導体
スイッチ素子である。Ｄ１〜Ｄ６はダイオードである。
半導体スイッチ素子ＱとダイオードＤの逆並列回路で構
成した半導体スイッチを６組使って三相ブリッジインバ
ータ回路を構成している。ブリッジの交流点ＡＵ，Ａ
Ｖ，ＡＷからリアクタＬ１〜Ｌ３、コンデンサＣ１〜Ｃ
３で構成したフィルタを介して交流端に接続する。この
変換装置を交流電源に接続した場合には順変換装置にな
り、交流端は入力端子となる。また、負荷に接続した場
合には逆変換装置になり、交流端は出力端になる。ブリ
ッジの直流点Ｐ，Ｎを直流端に出す。電解コンデンサＣ
ｄｃをブリッジの直流点間にまたがって設ける。制御装
置は変換装置を構成する半導体スイッチ素子Ｑ１〜Ｑ６
の動作を制御する信号を生成する装置であり、機能とし
ては図５の制御装置ＡとＢの少なくとも一方を備える。
変換装置を交流から直流へ変換させる順変換装置として
使う場合の信号を生成する場合には制御装置Ａを使い、
直流を交流に変換させる逆変換装置として使う場合の信
号を生成する場合には制御装置Ｂを使う。変換装置に順
変換装置と逆変換装置の機能を持たせる順逆変換装置に
は制御装置ＡとＢを組み込み選択して使う。順変換装置
として使う場合の制御装置Ａは、交流の入力電流と出力
の直流電圧をセンシング情報として使う。入力電流の位
相を交流電源電圧の位相に合わせるように、つまり、入
力の力率を１に近づけるように制御し、同時に、高調波
電流の発生を抑制するために、入力電流の波形を正弦波
状に整形する。また、直流電圧のレベルが所望の値にな
るように交流入力電流のレベルを制御する。これらの制
御情報をもった信号を生成させてそれぞれの半導体スイ
ッチ素子Ｑ１ＴＯＱ６に与える。（例えば、特開平７−
５９３５４号、特開平７−７５３４２号公報参照） 逆変換装置として使う場合の制御装置Ｂは交流の出力電
圧をセンシング情報として使う。出力電圧の周波数が所
望の値になるように、また電圧のレベルが所望の値にな
るように制御し、場合によっては電圧波形が正弦波状に
なるように整形する。このような制御情報をもった信号
を生成させて半導体スイッチ素子Ｑ１〜Ｑ６に与える。

【００２１】図２では制御装置ＡあるいはＢを変換装置
の装置内部に実装させているが、各変換装置の制御装置
をまとめて独立した装置に実装してもよい。このように
すると変換装置を同期させて運転させる場合などの制御
装置間の信号のやりとりが容易になる。

【００２２】図１において変換装置の交流側に設けてい
る選択スイッチＳＡ１，２およびＳＢ１，２をそれぞれ
図２の変換装置の内部に実装してもよい。また、選択ス
イッチＳＡ１，２、ＳＢ１，２には電磁スイッチのよう
なメカニカルなものだけでなく、従来使われているよう
な半導体スイッチも適用できる。図３に半導体素子とし
てサイリスタを使った選択スイッチの１相分について構
成例を示す。電流を流したいサイリスタ対に信号を与え
てこれをオン状態にする。信号を止めるとオフ状態にな
る。三相の選択スイッチの場合には、このスイッチを
Ｕ，Ｖ，Ｗの各相に使う。

【００２３】電解コンデンサＣＤＣは従来例図５のよう
に直流バス側に移設してもよい。図２では半導体スイッ
チ素子としてバイポーラ・トランジスタを使った例を示
してあるが、他にＧＴＯ（ゲート・ターン・オフ・サイ
リスタ）、ＩＧＢＴ等も使われる。変換装置の回路例と
して従来から使われている三相のブリッジ回路を示した
が、他に単相の従来回路も同じように使われる。

【００２４】各逆変換装置の出力容量は負荷の需要見合
いで決めればよく、大きい負荷には２台以上の逆変換装
置を並列運転させて使うことができる。なお、並列運転
は図６に示したように従来から使われており、技術的に
は確立している。同じように、順変換装置も順逆変換装
置もそれぞれ複数台の装置を並列運転させることも従来
技術が使えて容易に実現できる。本発明では、並列運転
している場合も等価的に１台として扱っている。

【００２５】本実施例の３台の変換装置は機能的には独
立した装置である。それぞれ独立したフレームに実装し
てもよいし、また、一つのフレーム内に、例えば内部を
３つに仕切って実装してもよい。

【００２６】実施例２ 図４に本発明の第２の実施例を示す。図１の第１の実施
例は単一の負荷５（複数の負荷が並列に接続されている
場合も含む）に給電する例である。図４の実施例は複数
の負荷（図４は２組の負荷の場合を示す）に給電する場
合である。順変換装置２１および２２はそれぞれ交流電
源１に接続されている。逆変換装置３１は選択スイッチ
ＳＢ１１，ＳＣ１１を介して負荷５１に接続されてい
る。逆変換装置３２は選択スイッチＳＢ２１およびＳＣ
２１を介して負荷５２に接続されている。順逆変換装置
４は選択スイッチＳＡ１を介して交流電源１に、また選
択スイッチＳＡ２，ＳＢ１２，ＳＣ１１を介して負荷５
１に、選択スイッチＳＡ２，ＳＢ２２，ＳＣ２１を介し
て負荷５２に接続されている。各変換装置の直流端子は
それぞれスイッチＳＢＴ１，ＳＢＴ２を介してバッテリ
６１，６２に接続されている。

【００２７】次に図４の実施例の運転について説明す
る。 （常時運転モード）変換装置すべてが動作している運転
モードである。選択スイッチＳＡ１，ＳＢ１２，ＳＣ１
２，ＳＢ２２，ＳＣ２２は開放でＳＡ２，ＳＢ１１，Ｓ
Ｃ１１，ＳＢ２１，ＳＣ２１は閉じている。また、スイ
ッチＳＢＴ１，ＳＢＴ２は閉じている。順変換装置２
１，２２は交流電源１の交流電力を直流電力に変換して
逆変換装置３１，３２に給電するとともにバッテリ６
１，６２を充電する。逆変換装置３１は直流電力を交流
電力に変換して負荷５１に給電している。また、逆変換
装置３２も同じように負荷５２に給電している。順逆変
換装置４は選択スイッチＳＡ２を閉じて逆変換動作モー
ドで待機運転している。

【００２８】（停電時運転モード）交流電源１が停電し
てバッテリ６１，６２の放電電力で給電する運転モード
である。交流電源１が停電すると順変換装置２１，２２
は停止し、逆変換装置３１，３２はバッテリ６１，６２
の放電による直流電力を交流電力に変換してそれぞれの
負荷５１，５２に給電する。順逆変換装置４は待機運転
している。

【００２９】（逆変換装置故障時運転モード）負荷５
１，５２に給電している逆変換装置３１，３２の内の１
台が故障したときの運転モードである。逆変換装置、た
とえば３１が故障すると選択スイッチＳＢ１１が開いて
ＳＢ２２が閉じて、それまで待機運転していた順逆変換
装置４から負荷５１に給電させる。逆変換装置３１を修
理復旧させて選択スイッチＳＢ１２を開きＳＢ１１を閉
じて再び常時の運転モードに戻る。

【００３０】（順変換装置故障時運転モード）交流電源
１から受電している順変換装置２１，２２の内の１台が
故障したときの運転モードである。順変換装置２１，２
２の何れか、たとえば２１が故障すると選択スイッチＳ
Ａ２を開いて順逆変換装置の運転モードを順変換に変更
し、次に選択スイッチＡＳ１を閉じて、それまで逆変換
モードで待機運転していた順逆変換装置４を順変換装置
として稼働させる。順逆変換装置４が稼働し始めるまで
のわずかの期間は順変換装置２２しか稼働していないの
で交流電源１からの受電電力は不足することになるが、
この不足分はバッテリ６１，６２の放電によってまかな
うので負荷への給電には支障をきたさない。故障した順
逆変換装置２１は修理点検後再稼働させ、選択スイッチ
ＳＡ１を開き、順逆変換装置４を逆変換動作に切り替え
ＳＡ２を閉じてこれを無負荷運転させ常時運転のモード
に戻す。

【００３１】（変換装置２台以上に故障発生時運転モー
ド）変換装置のうち２台が故障した場合の運転モードで
ある。選択スイッチＳＣ１１，ＳＣ２１を開き、ＳＣ１
２，２２を閉じて交流電源１から負荷５１，５２に給電
する。故障した変換装置を修理、復旧させて稼働させ常
時運転モードに戻す。なお、２台以上の変換装置が同時
に故障となる確率は極めて少ない。

【００３２】（大容量バッテリの充電モード）交流電源
１の長時間の停電の場合にも負荷を稼働させるにはバッ
テリ６１，６２の蓄電容量を大きくして対応する。バッ
テリ６１，６２が大きいと充電する電力量が大きいので
逆変換装置３１，３２の容量見合いで容量を決めた順変
換装置２１，２２のみでは容量不足になる。本発明では
バッテリ６１，６２の充電時間中には順逆変換装置４を
順変換装置２１，２２と並列運転させて順変換電力量を
増加させてバッテリ６１，６２を充電する。

【００３３】バッテリは定期的に容量テストを行ない蓄
積能力が正常化か否かのチェックが必要である。また寿
命が短いために、通常５年程度で新品と交換する必要が
ある。これらの作業時にはバッテリ６１，６２のスイッ
チＳＢＴ１，ＳＢＴ２で部分的に切り離して処置すれば
よく、作業性がよい。また、残りのバッテリをサービス
に供したままの状態で作業が進められるので交流電源１
の停電があってもバッテリの一部は常に接続されている
ので給電サービスの心配はない。なお、図１の第１の実
施例においても図４の例のようにバッテリを分割してそ
れぞれスイッチを設けられ同様の効果が得られることは
いうまでもない。

【００３４】図１および図４の実施例では予備の順逆変
換装置４として１台を設けた例について説明したが、複
数台の予備を設けて置くことによりさらに無停電電源装
置としての信頼性は向上する。

【００３５】経済効果を比較すると、図４の構成の場合
では２系統の負荷２００に給電するのに変換装置の総電
力変換容量は５００（１００×５）となる。これに比
べ、信頼性の高い従来例図８の総電力変換量は８００
（１００×８）であり、本願の効果は明らかである。

【００３６】実施例では負荷を２系統として説明した
が、３系統以上でも拡張して同じ効果が得られる。例え
ば、５階建てのビルに信頼性の高い給電システムを構築
する場合、各階毎に負荷の系統を分けて５系統の逆変換
装置を持つ無停電電源装置として設備すれば信頼性の向
上が図れると同時に経済的にも高められる。

【００３７】

【発明の効果】従来のＵＰＳ装置を構成している入力側
の整流部と出力側のインバータ部を分離し、２つの独立
した装置とした。これによって１台当たりの装置は規模
が小さくなり、部品数が減少したことから信頼性が向上
する。給電システムを構成した場合、従来の給電システ
ムに比較して少ない総電力容量の装置を使って同等以上
の信頼性が確保できる。したがって、本発明の給電シス
テムの設備は経済性の面から優位である。例えば、図１
の第１の実施例では負荷の電力需要１００に対して、変
換装置側の総電力変換容量は３００となる。これに対し
て従来例図６では４００も必要になり、同等以上の信頼
性を持つ本願の方が経済的に実現できると言える。同じ
ように２系統の負荷に給電する場合には従来例（図８）
が８００であるのに対して本発明の図４の第２の実施例
では５００で済み、経済効果は明らかである。負荷が高
信頼度コンピュータのように０系と１系に２重化した構
成をとっている場合に、本発明を適用すると効果は極め
て大きいと言える。負荷の系統を分岐させてより信頼性
を高める場合、分岐数が多くなるほど本発明の経済効果
は高まる。高層ビル内に高信頼度給電システムを構築す
る場合、本発明を適用してビルの各階毎の負荷に対応さ
せて分割して給電させると効果が大きい。順変換装置、
逆変換装置、順逆変換装置の機能部分を同じ構成で実現
した。これによって部品類の共用が可能となった。これ
によって、変換装置の標準化が進められコスト低下に寄
与する。変換装置の何れかが故障した場合、その装置だ
け切り離して修理・点検すればよく、他の健全な変換装
置はすべてサービスに供することが出来るので装置の稼
働率が高い。部品が標準化されているので故障修理・定
期交換等で準備しておく部品の種類が少なくてよく、ま
た、メンテナンスの作業性もよい。バッテリの定期点
検、容量テスト（劣化判定テスト）が部分的に切り離
し、一部は稼働させたままで作業できるので給電システ
ムの信頼性を低下させることなく、かつ作業性もよくで
きる。複数の変換装置が故障した場合にも対応できるよ
うに予備系が多重に構成されるので、これも信頼性向上
に寄与する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を示す。

【図２】本発明に使う順逆変換装置の構成例を示す。

【図３】本発明に使う選択スイッチの構成例を示す。

【図４】本発明の第２の実施例を示す。

【図５】単独で使われるＵＰＳの従来例を示す。

【図６】複数のＵＰＳを冗長並列運転させた無停電給電
装置の従来例を示す。

【図７】図５のＵＰＳを使って独立した２つの負荷に給
電する従来の無停電電源の例を示す。

【図８】図６のＵＰＳを使って独立した２つの負荷に給
電する従来の無停電電源の例を示す。

【符号の説明】

ＵＰＳ１，ＵＰＳ２，ＵＰＳ３，ＵＰＳ４ 無停電電
源装置 Ｓａ１，Ｓａ２，Ｓｂ１，Ｓａ２，ＳＢＴ１，ＳＢＴ２
スイッチ ＳＡ１，ＳＡ２，ＳＢ１，ＳＢ２，ＳＣ１，ＳＣ２
選択スイッチ ＳＢ１１，ＳＢ１２，ＳＢ２１，ＳＢ２２，ＳＣ１１，
ＳＣ１２ 選択スイッチ Ｑ１〜Ｑ６ 半導体スイッチ ２１，２２ 順変換装置

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体スイッチを用いたブリッジ回路と
   フィルタで構成した変換装置を３台以上有し、このうち
   の少なくても１台の変換装置は交流から直流への順変換
   装置であり、このうちの少なくても１台の変換装置は直
   流から交流への逆変換装置であり、うちの少なくても１
   台の変換装置は交流から直流への順変換と直流から交流
   への逆変換とのいづれにも選択して動作させられる順逆
   変換装置であり、 前記順変換装置の交流端は交流電源に接続され、 前記逆変換装置の交流端は選択スイッチを介して負荷に
   接続され、 前記順逆変換装置の交流端は選択スイッチを介して前記
   交流電源あるいは前記負荷に接続され、 前記変換装置のすべての直流端をバッテリに接続したこ
   とを特徴とする無停電電源装置。
2. 【請求項２】 半導体スイッチを用いたブリッジ回路と
   フィルタで構成した変換装置を４台以上有し、このうち
   の少なくても１台の変換装置は交流から直流への順変換
   装置であり、このうちの少なくても２台の変換装置は直
   流から交流への逆変換装置であり、うちの少なくても１
   台の変換装置は交流から直流への順変換と直流から交流
   への逆変換とのいづれにも選択して動作させられる順逆
   変換装置であり、 前記順変換装置の交流端は交流電源に接続され、 前記２台以上の逆変換装置の交流端はそれぞれ選択スイ
   ッチを介してそれぞれの負荷に接続され、 前記順逆変換装置の交流端は選択スイッチを介して前記
   交流電源あるいはそれぞれの前記負荷に接続され、 前記変換装置のすべての直流端をバッテリに接続したこ
   とを特徴とする無停電電源装置。